Atomik atom

      BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Jauh pada masa lalu manusia telah menduga bahwa materi,walaupun kelihatannya kontinu, memiliki struktur tertentu pada tingkat mikroskopik di luar jangkauan indera kita. Dugaan ini tidak juga mendapat pembuktian, hingga sekitar setengah abad yang lalu, keberadaan atom dan molekul, partikel materi yang dasar dalam bentuk yang lazim telah ditunjukkan, dan partikel dasar dari atom dan molekul disebut sebagai electron, proton, dan neutron,.
Sasaran kita pada pembahasan kali ini adalah memahami beberapa hal terinci dari struktur atom.  Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas beberapa struktur. Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawanberhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.
Setiap atom terdiri dari sebuah inti kecil yang terdiri dari proton dan neutron dan sejumlah electron pada jarak yang agak jauh. Selama ini pemahaman kita tentang susunan electron adalah bahwa electron berputar mengelilingi inti atom seperti planet mengelilingi matahari, tetapi teori lain dengan jelas membantah terjadinya orbit pada electron. Sehingga guna menyelesaikan permasalahan ini seorang ahli bernama Niels Bohr mengungkapkan gagasan kuantum pada struktur atomic pada tahun 1913 guna mempermudah gambaran struktur atom, walaupun ternyata terdapat kekurangan dalam gagasannya sehingga harus diganti.
Teori yang dikemukakan oleh Bohr sangatlah penting untuk dipelajari sebab karena hal tersbut merupakan teori transisi yang berharga menuju teori atom yang lebih abstrak
Sehingga pada pembahasan kali ini penulis akan mencoba mengangkat materi tentang 1) Model Atom Rutherford dan bagaimana hamburan partikel alfa serta rumusan hamburan Rutherford, 2) Dimensi inti yang menjelaskan tentang orbit electron, dan 3) Spektrum atomic yang membahas tentang bagaimana susunan energy electron ketika berpindah dari kulit luar ke kulit dalam dan sebaliknya.


Rumusan Masalah
Bagaimanakah model atom Rutherford ?
Apa yang dimaksud dengan dimensi inti ?
Bagaimanakah Spektrum atomic itu ?

Tujuan
Mampu memahami model atom Rutherford
Mengetahui dan memahami dimensi inti
Mengatahui dan memahami spectrum atomik 

Manfaat
Mahasiswa mampu memahami model atom Rutherford
Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami dimensi inti
Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami spectrum atomik 










BAB II
PEMBAHASAN
Model Atom Rutherford
Pada abad ke 19 para ilmuwan mendapat gagasan bahwa unsur kimia terdiri dari atom-atom, namun mereka sendiri tidak mengetahui apa yang dimaksud dengan atom-atom tersebut. Sehingga penemuan atom pada tahun 1897 mengatakan bahwa semua atom mengandung muatan listrik. Hal ini yang menjadi landasan utama mengenai struktur atomic. Muatan listrik ini terdiri atas muatan listrik negative, muatan listrik positif, dan muata listrik netral. Pada tahun 1898 seorang ahli fisika Inggris bernama J.J. Thomson mengusulkan bahwa atom merupakan bola pejal bermuatan postif yang mengandung electron dengan model menyerupai kue berkismis atau model plum-pudding yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. (Arthur Beiser.1992. Konsep Fisika Modern edisi ke 4.hlm 120)
Hipotesis yang dikemukakan oleh Tompson dianggap masuk akal oleh ilmuwan yang lain, meski demikian sekitar 12 tahun setelah hipotesis Tompson muncul, akhirnya dilakukan uji coba atau test eksperimental terhadap model kue berkismis tersebut oleh Hans Geigredan Emersm dan Masreden  yang didasari oleh ilmuwan bernama Ernest Rutherford.
Ernest Rutherford (1671-1937), lahir di Selandia Baru penemu dari dasar disika inti. Ia terkenal sebagai perintis teori hamburan partikel alfa dan peluruhan sinar-sinar radioaktif, juga menjadi seseorang yang menginspirasi generasi ilmuwan atom dan nuklir. (Kenneth Krane.1992. Fisika Modern. Hlm 234).
Pada tahun 1911 Ernest Rutherford memakai partikel alfa cepat sebagai penguar (probes) yang secara spontan dipancarkan oleh unsur atau elemen radioaktif. Rutherford bersama dua orang muridnya yakni Hans Geiger dan Ernersm Masreden melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Partikel juga merupakan atom helium yang kehilangan dua elektron sehingga yang tertinggal ialah partikel bermuatan +2e
Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan.
Geiger dan Marsden meletakkan sebuah sampel bahan pemancar partikel alfa dibelakang layar timbal yang mempunyai lubang kecil sehingga menghasilkan berkas partikel alfa yang tajam. Berkas ini diarahkan pada selaput emas tipis (gold foil). Layar zink sulfide yang dapat digerakkan dapat memberikan denyar cahaya tampak bila tertumbuk oleh partikel alfa yang ditempatkan pada sisi lain dari selaput emas itu. Dapat diduga bahawa partikel alfa dapat menembus selaput itu dengan hanya mengalami sedikit defleksi.



Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan berikut:
Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan.
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

 

Sebelumnya dijelaskan bahwa Geiger dan Marsden ternyata menemukan banyak partikel alfa yang muncul dari selaput itu dengan deviasi kurang dari 1o, tetapi beberapa terhambur dengan sudut yang sangat besar. Satu-satunya model atom yang didapatkan oleh Rutherford dalam eksperimen ini ialah model atom yang terdiri dari inti kecil yang bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.





Model atom Rutherford dapat dideskripsikan sebagai berikut:

Atom tersusun dari:
Inti atom yang bermuatan positif. Elektron-elektron yang bermuatan negatif dan mengelilingi inti.
Semua proton terkumpul dalam inti atom, dan menyebabkan inti atom bermuatan positif.
Sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong. Hampir semua massa atom terpusat pada inti atom yang sangat kecil. Jari-jari atom sekitar 10–10 m, sedangkan jari-jari inti atom sekitar 10–15m.
Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti, sedangkan atom bersifat netral.

Hamburan Partikel Alpa
Sudut Hamburan Partikel Alpa
Dalam eksperimen hamburan partikel alfa terjadi interaksi antara muatan partikel alfa (+2e) dan muatan atom sasaran (+Ze), dengan Z menyatakan nomor atom. Dalam hal ini dianggap bahwa : interaksi elektron atom tidak berperan (dapat diabaikan ). Dan massa atom jauh lebih besar dari partikel alfa, karenanya massa atom dianggap tidak bergeser ketika terjadi interaksi. Dengan demikian, hanya gaya Coloumb, yaitu gaya tolak – menolak antara partikel alfa dan atom emas (yang keduanya bermuatan positif ) yang beraksi.
Tinjau partikel alfa datang mendekati inti atom emas dengan jarak tegak lurus b, seperti pada gambar dibawah. Jarak b diukur dari inti atom bermuata n +Ze sampai I1 yaitu garis asimptot dari arah datang partikel alfa di x = - ~. Arah asimptot ini sama dengan arah p1 , momentum partikel alfa sebelum interaksi. Selain interaksi partikel alfa terhambur menurut asimptot I2, yaitu arah p2. Sudut antara I1 dan I2 adalah sudut hamburan partikel alfa sebesar a.


Hubungan geometris dalam hamburan Rutherford







Rumus Hamburan Rutherford 
Untuk setiap atom yang dihambur dengan sudut a atau lebih besar dari a.
Selanjutnya bahwa fraksi :

 
Contoh Soal

Cari bagian(fraksi) berkas partikel alfa 7,7 MeV yang terhambur dengan sudut lebih besar dari 45o yang jatuh pada selaput emas yang tebalnya 3 x 10-7 m. besaran tersebut di atas yaitu energy partikel alfa dan tebal selaput yang dipakai oleh Geiger dan Marsden. Sebagai perbandingan diameter rambut manusia iala sekitar 10-4 m.

Penyelesaian
Kita mulai dengan mencari  n, yaitu banyaknya atom emas persatuan vvolume dalam selaput tersebut dari hubungan

Karena kerapatan emas iala 1,93 x 104 kg/m3, massa atomiknya adalah 197 u, dan 1 u = 1,66 x 10-27 kg, kita peroleh


 =  5,90 x 1028 atom/m3

Nomor atomic emas iala 79, energy kinetic 7,7 MeV sama dengan 1,23 x 10 -12 j dan θ = 45o ; dari angka tersebut diperoleh :
  f  = 7 x 10-5
banyak partikel alfa yang dihambur dengan sudut 45o atau lebih – hanya 0,007 persen! Selaput setipis ini sangat mudah ditembus oleh
partikel alfa.



Dimensi Inti
Partikel alfa akan mempunyai ro terkecil jika mendekati inti bertatapan yang akan diikuti oleh hamburan 180o. Pada saat pendekatan terpendek energi kinetik awal K dari partikel seluruhnya diubah menjadi energi potensial listrik sehingga pada saat itu:


Harga K maksimum didapati pada partikel alfa secara alamiah adalah 7,7 MeV yaitu sama dengan 1,2 x 10-12 J. Karena 1/49 x 109 N.m2/C2. Sehingga :

= 3,8 X 10-16 Z m
Orbit Elektron
 Pengertian Orbit
Orbit adalah lintasan suatu benda mengeliling pusat inti lintasan. misal, bumi mengorbit matahri, bulan mengorbit bumi, keduanya memiliki jalur khusus yang cukup pasti untuk ditentukan pada waktu dan tempat tertentu.
Sedangkan untuk elektron juga sama, membicarakan dimana elektron tersebut berada dalam posisi mengelilingi inti atom. hanya saja akibat dari sifat dualisme elektron sebagai gelombang dan partikel secara bersamaan, kita tidak akan bisa menentukan dengan  tepat posisi elektron pada waktu tertentu. dikarenakan oleh gerakannya yang sangat cepat dan massanya yang sangat amat kecil, bahkan ketika kita mengirimkan cahaya/gelombang pendeteksi untuk mengetahui posisi eletron, seketika itu pula gelombang/energi pendeteksi tersebut merubah  posisi elektron. Kita tetap bisa mengetahui lokasi keberadaan atom tersebut, hanya saja kali ini lokasinya adalah bukan berupa lintasan tetap berupa satu lingkaran/elips , tetapi adalah berupa sebaran tempat/ruang yang mempunyai probabilitas/kemungkinan terbesar untuk kita dapat menemukan elektron. tempat itu dinamakan orbital
Pengertian Elektron
Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massa proton. Momentum sudut (spin) instrinsik elektron adalah setengah nilai integer dalam satuan ħ, yang berarti bahwa ia termasuk fermion. Antipartikel elektron disebut sebagai positron, yang identik dengan elektron, tapi bermuatan positif. Ketika sebuah elektron bertumbukan dengan positron, keduanya kemungkinan dapat saling berhambur ataupun musnah total, menghasilan sepasang (atau lebih) fotonsinar gamma.
Pengertian Orbit Elektron
Ketika planet bergerak mengitari matahari, kita dapat menggambarkan jalur yang ditempuh oleh planet itu yang disebut dengan orbit. Gambaran sederhana dari atom juga sama dengan fenomena tersebut dan kita dapat menggambar elektron-elektron yang mengorbit mengelilingi nukleus ( inti atom ). Walaupun sesungguhnya elektron-elektron tidak mengorbit pada jalur yang tetap melainkan mengorbit pada sebuah ruang yang disebut dengan orbital.
Walaupun beranalogi dengan planet mengelilingi Matahari, elektron tidak dapat digambarkan sebagai partikel padat, sehingga orbital atom pula tidak akan menyerupai lintasan revolusi planet. Analogi yang lebih akurat adalah membandingkan orbital atom dengan atmosfer (elektron) yang berada di sekeliling planet kecil (inti atom). Orbital atom dengan persis menggambarkan bentuk geometri atmosfer ini hanya ketika terdapat satu elektron yang ada dalam atom. Ketika elektron yang lebih banyak ditambahkan pada atom tersebut, elektron tambahan  tersebut cenderung akan mengisi volume ruang di sekeliling inti atom secara merata sehingga kumpulan elektron (kadang-kadang disebut "awan elektron") tersebut umumnya cenderung membentuk daerah probabilitas penemuan elektron yang berbentuk bola.
Model atom Rutherford memberi gambaran sebuah inti bermuatan positif yang kecil dan massif yang dilingkungi pada jarak yang relatif besar oleh elektron sehingga atom secara keseluruhan bermuatan netral. Dalam model ini elektron tidak dapat diam, karena tidak ada sesuatupun yang dapat mempertahankan ditempatnya melawan gaya tarik listrik dari inti.Energi total elektron bertanda negatif; hal ini berlaku untuk setiap elektron atomik, dan mencerminkan elektron itu terikat pada inti.


Contoh Soal

Eksperimen menunjukkan bahwa 13,6 eV diperlukan untuk memisahkan atom hidrogen menjadi sebuah proton dari sebuah elektron; ini berarti energi yang mengikat adalah E = -13,6 eV. Carilah jari-jari orbital dan kecepatan elektron dalam atom hidrogen.


Penyelesaian

Karena 13,6 eV = 2,2 x 10-18 J, maka


 = 5,3 x 10-11 m
Jari-jari atomik sebesar itu sesuai dengan perkiraan yang dicari dengan cara lain.
Kecepatan elektron dapat diperoleh dari persamaan


= 2,2 x 106m/s

   =  5,90 x 1028 atom/m3

Karena v<c, kita dapat mengabaikan efek relativitas khusus, bila kita membahas atom hydrogen.



Spektrum Atomik
Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat atau materi yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Kemampuan teori atom Bohr untuk menerangkan asal usul garis spectrummerupakan salah satu hasil yang menonjol sehingga dirasakan pantas untuk memulai membuka teori itu dengan menerapkannya pada struktur atomik. Panjang gelombang yang terdapat pada spekrum atomic jatuh pada kumpulan tertentu yang disebut deret spectral.
Panjang gelombang dalam setiap deret dapat dispesifikasikan dengan rumus empiris yang sederhana dengan keserupaan yang mengherankan antara rumusan dari berbagai deret yang menyatakan spectrum lengkap suatu unsur.Untuk menentukan panjang gelombang dari garis- garis spectrum, ketika cahaya melalui kisi difraksi, cahaya terpecah membentuk pola difraksi.
Sudut terang maksimum untuk pola difraksi memiliki hubungan:
d sin =  mλ      (m= 0,1,2,…) .................................................(1)
d  : Jarak antara garis kisi
λ  : Panjang gelombang cahaya
m : bilangan orde
Photon dapat dihasilkan dari sebuah atom ketika electron tereksitasi berpindah dari orbit dengan energy lebih tinggi ke orbit yang memiliki energi lebih rendah. Secara literatur nilai panjang gelombang masing – masing adalah ungu : (380 – 450 ) nm, biru : (450 – 495) nm, hijau (495 – 570) nm dan kuning (570 – 590) nm. Pada pratikum ini juga menentukan konstanta Rydberg. Penentuan konstanta Rydberg ini menggunakan rumus dari deret Pfund.  Dimana nilai dari n0= 5 dan nilai dari nf = 6. Seperti sebelumnya, secara literatur nilai dari konstanta Rydberg adalah 10,97 x 106 m-1.
Spektrum optik (cahaya atau spektrum terlihat atau spektrum tampak) adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik; mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik.
Radiasi Elektromagnetik dari atom dapat dikelompokkan menjadi:
Spektrum Kontinu
Spektrum Kontinu, radiasi yang dihasilkan oleh atom yang tereksitasi dan terdiri dari berbagai warna yang berkesinambungan, yaitu ungu, biru, hijau, kuning, jingga, dan merah.


Semakin besar panjang gelombang maka semakin kecil energinya, maka artinya sinar ungu mempunyai foton dengan energi terbesar, sedangkan sinar merah mempunyai foton dengan energi terkecil. Pada spektrum kontinu, panjang gelombang radiasi yang dipancarkan merentang dari suatu nilai minimum, mungkin 0, hingga nilai maksimum, mungkin tak terhingga. Contohnya: radiasi dari objek panas berpijar.

Spektrum Garis
Spektrum Garis (Spektrum Diskrit), radiasi yang dihasilkann oleh atom yang tereksitasi dan hanya terdiri dari beberapa warna garis yang terputus-putus; yaitu ungu, biru, merah.


Jika sejumlah kecil gas atau uap suatu unsur tertentu, seperti air raksa, natrium atau gas neon, diletakkan didalam tabung kemudian arus listrik dialirkan kedalam tabung, maka hanya sehimpunan panjang gelombang diskrit cahaya tertentu saja yang dipancarkan oleh gas. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan karakteristik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum garis.
Peralatan untuk mengamati spektrum garis

     
Spektrum Atom Hidrogen
Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda.
Dengan menggunakan “metode ilmiah terbalik” Johanes Balmer menyatakan deret untuk gas hidrogen dengan persamaan berikut ini:
λ = 364,6
Deretan garis spektrum yang cocok dengan Rumus Balmer disebut dengan   Deret Balmer.
Beberapa tahun kemudian ditemukan deret-deret yang lain; Deret Lyman, Deret Paschen, Bracket, dan Pfund. Pola deret-deret ini serupa maka dapat dirangkum dalam satu persamaan. Persamaan ini disebut deret spektrum hidrogen.
 R
Dimana R adalah konstanta Rydberg yang nilainya 1,097 x
Atau     λ = 
Dengan  adalah panjang gelombang deret batas yang sesuai.

Deret Spektrum
 Deret Lyman , Spektrum yang dihasilkan cahaya ultra violet
  R    dengan n= 2, 3, 4, ……
 Deret Balmer , Spektrum yang dihasilkan cahaya tampak
              R    dengan n= 3, 4, 5, ……
Deret Paschen  (m = 3), Spektrum yang  dihasilkan cahaya infra merah 1
              R    dengan n= 4, 5, 6, ……
Deret Bracket (m = 4), Spektrum yang  dihasilkan cahaya infra merah 2
             R    dengan n= 5, 6, 7, ……
Deret Pfund(m = 5), Spektrum yang  dihasilkan cahaya infra merah 3
  R    dengan n= 6, 7, 8, ……
Dengan demikian, setiap model atom hidrogen dapat menerangkan keteraturan aritmatik yang menarik ini dalam berbagai spektrum.
         Ciri menarik lainnya dari panjang gelombang spektrum hidrogen terangkum dalam asas gabung Ritz (Ritz combination principle). Jika kita ubah panjang gelombang spektrum pancar hidrogen ke dalam frekuensi, kita jumpai sifat menarik berikut: “jumlah sepasang frekuensi tertentu memberikan frekuensi lain yang juga terdapat dalam spektrum hidrogen”.






BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Model atom yang didapatkan oleh Rutherford dalam eksperimen yang dilaukan bersama Geiger dan Marsden ialah model atom yang terdiri dari inti kecil yang bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Ketika planet bergerak mengitari matahari, kita dapat menggambarkan jalur yang ditempuh oleh planet itu yang disebut dengan orbit. Gambaran sederhana dari atom juga sama dengan fenomena tersebut dan kita dapat menggambar elektron-elektron yang mengorbit mengelilingi nukleus ( inti atom). Model atom Rutherford memberi gambaran sebuah inti bermuatan positif yang kecil dan massif yang dilingkungi pada jarak yang relatif besar oleh elektron sehingga atom secara keseluruhan bermuatan netral. Dalam model ini elektron tidak dapat diam, karena tidak ada sesuatupun yang dapat mempertahankan ditempatnya melawan gaya tarik listrik dari inti.Energi total elektron bertanda negatif; hal ini berlaku untuk setiap elektron atomik, dan mencerminkan elektron itu terikat pada inti.
Kemampuan teori atom Bohr untuk menerangkan asal usul garis spectrummerupakan salah satu hasil yang menonjol sehingga dirasakan pantas untuk memulai membuka teori itu dengan menerapkannya pada struktur atomik. Panjang gelombang yang terdapat pada spekrum atomic jatuh pada kumpulan tertentu yang disebut deret spectral

Saran
  Besar harapan kami, semoga makalah yang sederhana ini dapat bermanfaat untuk kita semua terutama kita sebagai mahasiswa jurusan Pendidikan Fisika di Universitas Sulawesi Barat. Namun, kami sadar bahwa dalam proses penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan olehnya itu saran dan kritikan yang sifatnya membangun kami harapkan, demi perbaikan dimasa yang akan datang


Daftar Pustaka

Beiser, Arthur. 1992. Konsep Fisika Modern. Jakarta : Erlangga

Krane, Kenneth. 1992. Fisik Modern. Jakarta : Penerbit Universitas Indoensia.

Ronald Gautreau, William Savin. 2002. Fisika Modern. Jakarta : Erlangga

Read More

Tugas Pendahuluan

Tugas pendahuluan percobaan Pengukuran Intensitas Radiasi Benda Hitam Sebagai Fungsi Suhu.
TUGAS PENDAHULUAN
PENGUKURAN INTENSITAS RADIASI BENDA HITAM SEBAGAI FUNGSI SUHU (HUKUM STEFAN-BOLTZMANN)

1.      Jelaskan istilah “radiasi benda hitam”. Apakah istilah ini berlaku untuk benda-benda yang tampak hitam saja?
Jawab:
Benda hitam didefinisikan sebagai benda dimana radiasi yang jatuh akan diserap seluruhnya (tidak ada yang dipantulkan). Benda hitam sempurna sukar didapatkan karena benda yang sangat hitam masih mempunyai daya pantul meskipun kecil sekali. Sedangkan radiasi benda hitam adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Radiasi ini menjangkau seluruh daerah panjang gelombang. Distribusi energi pada daerah panjang gelombang ini memiliki ciri khusus, yaitu suatu nilai maksimum pada panjang gelombang tertentu.
Dalam fisika, benda hitam (blackbody) adalah sebutan untuk benda yang mampu menyerap kalor (radiasi termal) dengan baik. Radiasi termal yang diserap akan dipancarkan kembali oleh benda hitam dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik, sama seperti gelombang radio dan cahaya. Ketika suhu permukaan benda hitam turun maka radiasi benda hitam bergeser ke arah intensitas yang lebih rendah dan panjang gelombangnya lebih panjang. Meskipun namanya benda hitam, dia tidaklah harus benar-benar hitam karena dia juga memancarkan energi. Suatu lubang kecil pada sebuah dinding berongga dapat dianggap sebagai benda hitam.

2.        Apa yang dimaksud dengan ultraviolet catastrophe? Bagaimana teori kuantum dapat menjelaskan itu?
Jawab:
Dalam fisika, bencana ultraviolet (ultraviolet catastrophe), yang disebut juga “bencana Rayleigh-Jeans”, adalah peramalan klasik, yang dibuat pada akhir abad ke-19, bahwa benda hitam ideal pada kesetimbangan termal akan memancarkan radiasi dengan daya tak hingga. Walaupun ramalan ini terbukti salah berdasarkan pengamatan, ramalan ini merupakan tanda-tanda awal adanya masalah pada fisika klasik. Pada tahun 1900, pemecahan Max Planck terhadap masalah ini bermuara pada bagian-bagian awal mekanika kuantum.
Planck mengemukakan bahwa osilasi atom hanya dapat menyerap atau memancarkan kembali energi dalam bentuk paket (kuanta). Dalam teori Planck, setiap osilator bisa memancarkan atau menyerap enrgi hanya dalam kuantitas perkalian integer dari energi ε. Ramalan ini disebut bencana ultraungu karena radiasi ultraungu memiliki frekuensi tertinggi dari semua radiasi yang dikenal pada saat itu (sinar-X dan sinar gama belum ditemukan). Sejak munculnya istilah ini, istilah yang sama digunakan juga untuk sifat yang mirip, misalnya dalam elektrodinamika kuantum (yang disebut juga: divergensi ultraungu).


3.      Apakah objek yang berbeda di sekitar suhu yang sama, memancarkan jumlah radiasi yang berbeda?
Jawab:
Tidak, karena pemancaran radiasi suatu objek atau benda tidak bergantung pada jenid benda tersebut tapi bergantung pada seberapa tinggi temperatur disekitar benda tersebut. Semakin tinggi temperatur ruangan maka semakin radiasi yang dipancarkan juga akan semakin besar, begitupun sebaliknya.

4.      Faktor apa sajakah yang mempengaruhi pengukuran radiasi termal melalu termopile Moll yang dihubungkan ke CASSY pada kotak V?
Jawab:
Suhu dan Tegangan
Faktor yang mempengaruhi pengukuran radiasi termal yaitu:
1.      Suhu benda
Benda yang lebih tinggi temperaturnya memancarkan radiasi yang lebih banyak.
2.      Sifat permukaan benda
Permukaan yang lebih kasar banyak memancarkan radiasi daripada permukaan yang halus
3.      Bentuk benda atau luas permukaan benda
Permukaan benda yang lebih luas akan memancarkan radiasi yang makin banyak.
4.      Tegangan

Tegangan yang tinggi banyak memancarkan radiasi daripada tegangan yang rendah.

Read More

Statistika Dasar (Statistik Parameter)

[STATISTIK dan PARAMETER] Identifikasilah apakah nilai (angka) berikut sebagai parameter atau  statistik.
Dewan Perwakilan rakyat (DPR) saat ini terdiri dari 150 perempuan dan 350 pria.
Angka 150 perempuan dan 350 pria merupakan Parameter, karena diperoleh dari populasi yaitu anggota DPR.
Sebuah sampel mahasiswa dipilih diperoleh bahwa rata-rata waktu belajar mandiri mereka dalam seminggu adala 15,2 jam.
Angka 15,2 jam merupakan Statistik, karena diperoleh dari sampel mahasiswa.
Dalam tragedi Kapal Titanic dari semua penumpang Titanic yang berjumlah 2223 orang, ditemukan 706 orang selamat pada kapal tenggelam.[Statistik]
Angka 706 orang merupakan Parameter karena diproleh dari populasi penumpang Titanic yang berjumlah 2223 orang.

[DATA KONTINU dan DATA DISKRIT] Bedakan apakah nilai (angka berikut) sebagai data kontinu atau data diskrit.
Gaji yang diperoleh oleh pekerja Indonesia di Luar negeri mencapai 3.000.000,- rupiah setiap bulannya.
Angka 3.000.000,- rupiah setiap bulannya merupakan data diskrit yang diperoleh dari gaji pekerja Indonesia di Luar negeri. Data diskrit  yaitu data yang kemungkinan berhingga dan terbilang.
Dalam 1560 orang pria yang disurvey ditemukan 38% dari mereka adalah perokok aktif.
Angka 38% perokok aktif merupakan data diskrit yang diperoleh dari 1560 orang pria yang disurvey.
Suatu sampel terdiri dari sejumlah mobil, ditemukan bahwa rata-rata beratnya adalah 1500 kg.
Angka 1500kg merupakan data kontinu yang diperoleh dari sampel sejumlah mobil dengan berat rat-rata yangdidapatkan dengan cara mengukur atau menimbang dengan alat ukur.

[LEVEL PENGUKURAN] Tetapkan level yang paling cocok (nominal, ordinal, interval, rasio) untuk pengukuran berikut.
Tinggi badan pemain sepak bola (Level Rasio)
Temperatur saat ini di dalam kelas.(Level Interval)
Rating suatu televisi: “fantastik, baik, cukup, kurang, tidak diterima”. (Level Ordinal)
Nomor punggung pemain basket. (Level Interval)
Nomor telepon pada buku telepon. (Level Interval)
Majalah konsumen yang memberikan rating “best buy, reccomended, not recomended”. (Level Ordinal)

[SAMPEL – POPULASI] Tentukan yang mana sampel dan mana populasinya. Tentukan juga sampel mana yang paling mungkin sebagai representasi dari populasinya.
Seorang wartawan Surya berdiri di sudut jalan dan bertanya kepada 10 orang dewasa, apakah mereka merasa bahwa presiden saat ini telah melakukan pekerjaan dengan baik.
Seorang wartawan Surya berdiri di sudut jalan dan bertanya kepada 10 orang dewasa merupakan Populasi.
Lembaga penelitian di bidang media telah men-survei 5000 rumah tangga yang dipilih secara acak dan menemukan bahwa, siaran TV yang dipilih hanya 24% yang sesuai dengan kebutuhan anak mereka.
Lembaga penelitian di bidang media telah men-survei 5000 rumah tangga merupakan Populasi.
siaran TV yang dipilih hanya 24% yang sesuai dengan kebutuhan anak mereka merupakan Sampel yang bisa sebagai reperesentasi.
Dalam jajak pendapat yang dilakukan dikampus STKIP surya, dari 2401 mahasiswa yang dipilih secara acak, 87% menjawab “Ya”, ketika ditanya “Apakah anda suka  bermain sepak bola saat sore hari?”.
Dalam jajak pendapat yang dilakukan dikampus STKIP surya, dari 2401 mahasiswa merupakan Populasi
87% menjawab “Ya”, ketika ditanya “Apakah anda suka  bermain sepak bola saat sore hari?”. Merupakan Sampel yang dimana “Apakah anda suka  bermain sepak bola saat sore hari?” sampel yang bisa sebagai representasi.
Seorang dosen di STKIP Surya melakukan proyek penelitian tentang bagaimana mahasiswa STKIP Surya berkomunikasi. Beliau memulai dengan mengirimkan kuesioner kepada 240 mahasiswa yang beliau kenal dan meminta mereka untuk mengirimkan kembali hasil kuesioner yang telah mereka isi. Hasilnya, beliau hanya mendapatkan 87 kuesioner.
Beliau memulai dengan mengirimkan kuesioner kepada 240 mahasiswa merupakan Populasi
Hasilnya, beliau hanya mendapatkan 87 kuesioner (Sampel)

Read More

Dilatasi Waktu Dan Paradoks Kembar

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kesehatan dan kesempatan kepada kami semua, sehingga tugas makalah yang berjudul “Dilatasi Waktu dan Paradoks Kembar” dapat kami selesaikan.

Ucapan terimah kami ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu dalam penuyusan makalah ini. Yang senantiasa memberikan materi maupun pikirannya.

Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah wawasan bagi setiap pembacanya. Dan menjadi bahan referensi kedepannya serta melengkapi kekuarangan yang terdapat dalam makalah ini. Mengingat kurangnya pengetahuan maupun pengalaman kami, sehingga makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makakah ini.




Majene, 18 September 2019




Penulis

DAFTAR ISI


KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii

BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang 1
Rumusan Masalah 2
Tujuan 2


BAB II KAJIAN PUSTAKA
Dilatasi Waktu 3
Paradoks Kembar 4
Kesimultanan   5
Massa, Energi, dan Momentum Relativistik   6


BAB III KESIMPULAN
Kesimpulan 8
Saran dan Kritik 8

DAFTAR PUSTAKA 9


BAB I
PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG
Siapa yang tidak kenal rumus Einstein E = mc atau paradoks si kembar yang mendapati saudara kembarnya sudah jauh lebih tua setelah ia melakukan perjalanan dengan kecepatan  mendekati kecepatan cahaya? Namun, tidak semua orang tahu kalau “Keajaiban” tersebut hanyalah sebagian kecil dari teori relativitas Einstein.
Teori relativitas adalah sebutan untuk kumpulan dua teori fisika yaitu relativitas umum dan relativitas khusus. Kedua teori ini di ciptakan untuk menjelaskan bahwa gelombang elektromagnetik (cahaya) tidak sesuai dengan teori gerakan newton. Gelombang elektromagnetik dibuktikan bergerak pada kecepatan yang konstan, tanpa di pengaruhi gerakan sang pengamat. Inti pemikiran dari kedua teori ini adalah bahwa dua pengamat yang bergerak relatif terhadap masing-masing akan mendapatkan waktu dan interval ruang yang berbeda untuk kejadian yang sama, namun isi hukum fisika akan terlihat sama oleh keduanya.
Gerak relatif antara dua benda atau lebih dengan kecepatan yang besar, mendekati kecepatan cahaya maka akan mengalami keadaan relativistik. Dalam keadaan relativistik maka gerak relatif menyebabkan timbulnya fenomena dilatasi waktu. Namun, fenomena dilatasi waktu ini memunculkan berbagai paradoks, diantaranya paradoks kembar.
Paradoks Si kembar merupakan satu kasus yang muncul dari efek relativistik dan sampai saat ini masih ramai dibicarakan orang. Termasuk para ilmuan, guru-guru fisika dan orang-orang awam yang sekedar tertarik dengan kasus tersebut. Para ilmuan dari waktu kewaktu selalu mencari ide, membuat model maupun ilustrasi bagaimana dapat meyakinkan orang bahwa paradox merupakan sesuatu yang berada pada jalur ilmiah dan logis, bukan sekedar cerita fiksi.



RUMUSAN MASALAH

Adapun rumusan masalah yang akan dibahas adalah :
Apa yang dimaksud dengan Dilatasi Waktu ?
Apa yang dimaksud dengan Paradoks Kembar ?
Bagaimana peristiwa dikatakan Simultan ?
Bagaimana persamaan atau Rumus Massa, Energi, serta Momentum Relativistik ?

TUJUAN

Adapun tujuan dari makalah ini adalah:
Untuk Mengetahui apa yang dimaksud dengan dilatasi waktu.
Untuk Mengetahui bagaimana fenomena paradoks kembar.
Untuk Menjelaskan peristiwa kesimultanan.
Untuk mengetahui rumus atau persamaan Massa, Energi, dan Momentum Relativistik.





















BAB II
KAJIAN PUSTAKA

Dilatasi Watku

Waktu selalu berjalan dalam kecepatan yang konstan. Einstein tidak berpikir demikian. Ide dia adalah semakin kita mendekati kecepatan cahaya, semakin lambat waktunya relatif dibandingkan kondisi orang yang tidak bergerak. Dia menyebutnya melambatnya waktu karena gerakan. Tidak mungkin, kamu bilang? Oke, bayangkan ini. Kamu berdiri di bumi, memegang jam. Teman baikmu ada di dalam roket dengan kecepatan 250.000 km/detik. Temanmu juga memegang sebuah jam. Kalau kamu bisa melihat jam yang dibawa temanmu, kamu akan melihat bahwa jam itu tampak berjalan lebih lambat daripada jam kamu. Sebaliknya temanmu akan merasa jam yang ia bawa berjalan biasa-biasa saja (tidak melambat), dia pikir malah jam kamu yang tampak berjalan lebih lambat. Untuk melihat perbedaan waktu yang signifikan, kita analisis parameter lain yang terpengaruh secara relativitas, yaitu besaran waktu. Suatu kejadian dalam selang waktu tertentuakan terpengaruh secara relativitas, bila di ukur oleh dua pengamat yang bergerak secara relativitas. Pengamat yang bergerak terhadap kejadian akan mengukur kejadian tersebut lebih lama, dibandingkan dengan hasil pengukuran yang diukur oleh pengamat yang diam terhadap peristiwa tersebut.
Untuk mudah memahami dalam penurunannya, kita tinjau nyala lilin dan padam lilin dalam kerangka O dan juga diamati oleh pengamat dalam kerangka O1 seperti dalam gambar dibawah ini :

Menurut pengamat O, yang diam tehadap peristiwa, mencatat bahwa lilin nyala pada t1 dan padam pada t2, maka lama lilin tersebut menyala adalah t = t2 – t1. Sementara pengamat O1, yang bergerak relatif terhadap peristiwa nyala lilin, mencatat lilin menyala pada t1’ dan padam pada t2’, dengan demikian lama lilin menyala t = t2’ – t1’. Berdasarkan Transformasi Lorentz yang dirumuskan dalam persamaannya dapat dikaitkan dengan waktu yang diamati oleh kedua pengamat dalam bentuk,
Transformasi Lorentz :

Dalam kasus ini terdefinisi ialah :

Selisih keduanya Δt = t2’ – t1’ didapat,

Menurut pengamat yang diam terhadap lilin (atau pada kerangka O) posisi lilin tidak berubah mulai saat menyala sampai dengan lilin tersebut padam kembali, yaitu pada x2 = x1, sehingga suku

Dengan demikian persamaan di atas dapat ditulis kembali :



Contoh Soal :
Sebuah roket melaju dengan kecepatan v, loncengnya berbunyi 1 detik terlambat dalam 1 jam relatif terhadap lonceng di bumi. Berapa kecepatan roket tersebut?.
Jawab :
lonceng di pesawat diam menurut pengamat di pesawat, jadi to = 360 detik, sedangkan lonceng di pesawat menurut pengamat di bumi bergerak, sehingga t = 3601 detik. Dengan menerapkan rumus pemuaian waktu :







Paradoks Kembar

Paradoks si kembar merupakan satu kasus yang muncul dari efek relativistic dan sampai saat ini masih ramai dibicarakan orang, termasuk para ilmuwan, guru-guru fisika dan orang-orang awam yang sekedar tertarik dengan kasus tersebut. Para ilmuwan dari waktu ke waktu selalu mencari ide, membuat model maupun ilustrasi bagaimana dapat meyakinkan orang bahwa paradoks merupakan sesuatu yang berada pada jalur ilmiah dan logis, bukan sekedar cerita fiksi.
Misalnya ada 2 orang kembar, Yudi dan Yuni. Yudi pergi ke luar angkasa menuju ke sebuah planet X yang berjarak 30 tahun cahaya dari bumi sedangkan Yuni berdiam diri di Bumi dan pada saat itu mereka berumur 20 tahun. Pesawat antariksa yang dipakai Yudi memiliki kecepatan yang hampir mencapai kecepatan cahaya. Setelah tiba di planet X, Yudi mendapat informasi bahwa planet X yang didatanginya tidak aman atau berbahaya dan mendaapat perintah untuk segera kembali ke Bumi dengan kecepatanan yang sama. Ketika tiba di Bumi, Yudi melihat banyak yang telah berubah di kota yang ditinggalkannya, kotanya menjadi supermodern dan saudara kembarnya, Yuni, telah berumur 70 tahun dan menderita sakit tua. Yona sendiri hanya bertambah usia 10 tahun menjadi 32 tahun. Ini terjadi karena proses biologi dalam tubuhnya mengalami perlambatan selama perjalanannya mengarungi antariksa.


Kesimultanan

Dua kejadian dikatakan simultan (terjadi secara bersamaan) terhadap seorang pengamat jika pengamat tersebut mendapati bahwa kedua kejadian tersebut muncul pada waktu yang sama. Dalam fisika klasik, ketika seorang pengamat mendapati bahwa dua kejadian merupakan kejadian simultan, sehingga t’=t menurut transformasi Galileo. Maka semua pengamat yang lain juga akan mendapati bahwa kedua kejadian tersebut simultan. Dalam fisika relativistik, kasusnya berbeda, dua kejadian yang di katakana simultan terhadap seorang pengamat adalah pada umumnya tidak simultan terhadap pengamat lain.
Sebagai contoh anggaplah bahwa kejadian A dan B simultan ketika di pandang oleh O’, sehingga t’A = t’B.. maka pengamat O mengukur separasi waktu untuk kedua kejadian yang sama ini sebagai : 

Jika dua kejadian terjadi di lokasi(ruang) yang sama , sehingga  Xb’= Xa’ , maka kedua kejadian tersebut juga simultan dalam pandangan O, Namun jika Xb’ ≠ Xa’ , akan mendapat bahwa kedua kejadian tersebut tidak simultan. Perhatikan bahwa jika kedua kejadian tersebut berada di ruang yang sama. Maka hanya ada satu buah penunjuk waktu yang diperlukan oleh setiap pengamat untuk menentukan apakah kejadian-kejadian tersebut berlangsung simultan. Di lain pihak, jika dilokasi dua kejadian tersebut dipisahkan oleh suatu jarak yang tertentu, maka setiap pengamat memerlukan dua penunjuk waktu, yang mesti saling disinkronkan, untuk menentukan apakah kejadian-kejadian tersebut simultan atau tidak.




Massa, energy, dan Momentum Relativistik
Massa Relativistik
Sebuah benda ketika diukur dalam kerangka diam relatif terhadap benda memiliki massa diam m0 Ketika benda diukur dalam kerangka bergerak relatif terhadap benda maka massanya menjadi m yang disebut sebagai massa relativistik. Hubungan antara massa diam m0 dan massa relativistik m dinyatakan dalam hubungan :
 dimana
Contoh Soal :
Partikel yang massanya mo bergerak dengan kecepatan 0,6c, berdasarkan teori relativitas Einstein massa partikel selama bergerak adalah ... .
Jawab :
Penyelesaian :


Energy Relativistik
Besarnya usaha yang dibutuhkan untuk menggerakkan benda dari kecepatan 0 sampai kecepatan v , yang tidak lain merupakan energi kinetik relativistik dinyatakan dengan :

Suku konstan pada persamaan di atas yaitu m0c2 disebut energy diam E0  Jadi
Sedangkan suku merupakan penjumlahan dari energi kinetik dan energi diamnya. Dengan demikian kita definisikan besaran ini sebagai energi totalnya, E.

Atau simplenya

Penjabarannya dimulai dari :
 Dimana
Maka hasil dari integralnya berikut :

Energi kinetic, k, menyatakan selisi hantara energy total, 𝐸∙, benda yang bergerak dan energy diam, E, benda ketika diam, sehingga berlaku :

Jika energy diam dipilih sedemikian rupa sehingga E = 𝑚𝑐2, maka energy tersebut tidak lain adalah hubungan antara energy dengan massa yang sangat terkenal dari Einstein, yaitu :

Contoh Soal :
Energi dari sebuah partikel yang massa diamnya 5,5 × 10−27 kg setara dengan .... (𝑐 = 3 × 108 m/s)
Jawab :
𝐸𝑑𝑖𝑎𝑚  = m0.c2
= 5,5 × 10−27 × (3 × 108)2
= 5,5 × 10−27 × 9 × 1016
= 49,5 × 10−11
= 4,95 × 10−10 J


Momentum Relativistik
Jika sebuah benda memiliki massa diam m0 bergerak dengan kelajuan v maka ada dua hal yang perlu diperhatikan yaitu :
a. Jika v << c maka momentum p = m0 v
b. Jika v cukup besar maka tetapi p ≠ m0 v
tetapi :

pejabaran nya mulai dari persamaan momentum relativistik

Kemudian untuk mendapatkan rumus momentum relativistic kedua ruas masing-masing di kalikan v. sehingga:

sehingga




BAB III
PENUTUP

KESIMPULAN

Dilatasi waktu ialah sebuah fenomena ini terdapat 2 pengamat yang memiliki acuan yang berbeda dan mendapatkan hasil yang berbeda pula. Peristiwa paradoks kembar ialah salah satu contoh kejadian dimana kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya dapat memanipulasi usia sesorang.
Kesimultanan ialah kejadian dimana dua peristiwa terjadi diwaktu yang sama tetapi dilokasi(diruang) yang berbeda, dan jika terjadi ditempat yang sama maka bukan kesimultanan karna acuannya sama.
Massa, Energi dan Momentum Relativistik dalam hasil penggunaan rumusnya selalu dipengaruhi oleh konstanta relativistik.


SARAN

Meskipun kami menginginkan kesempurnaan makalah ini, akan tetapi pada pada kenyataannya masih banyak kekurangan yang perlu kami perbaiki. Hal ini disebabkan masih minimnya pengetahuan kami. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat kami harapkan sebagai bahan evaluasi kedepannya.



DAFTAR PUSTAKA

Semayangboy. 2009. Paradoks Kembar. http://semayangboy.blogspot.com/2009/04/ 14 september 2019

Yunifina. 2013. fisika modern teori relativitas khusu dan umum. http://yunifina.blogspot.com/2013/10 14 September 2019

Ronald Gautreau, William Savin. 2002. Fisika Modern. Jakarta : Erlangga.

Read More

Efek Fotolistrik

BAB  I

PENDAHULUAN

            Untuk membangkitkan tenaga listrik dari cahaya matahari kita mengenal istilah sel surya. Namun tahukah kita bahwa sel surya itu sebenarnya memanfaatkan konsep efek fotolistrik. Efek ini akan muncul ketika cahaya tampak atau radiasi UV jatuh ke permukaan benda tertentu. Cahaya tersebut mendorong elektron keluar dari benda tersebut yang jumlahnya dapat diukur dengan meteran listrik. Konsep yang sederhana ini tidak ditemukan kemudian dimanfaatkan begitu saja, namun terdapat serangkain proses yang diwarnai dengan perdebatan para ilmuan hingga ditemukanlah definisi cahaya yang mewakili pemikiran para ilmuan tersebut, yakni cahaya dapat berprilaku sebagai gelombang dapat pula sebagai pertikel. Sifat mendua dari cahaya ini disebut dualisme gelombang cahaya.

Meskipun sifat gelombang cahaya telah berhasil diaplikasikan sekitar akhir abad ke-19, ada beberapa percobaan dengan cahaya dan listrik yang sukar dapat diterangkan dengan sifat gelombang cahaya itu. Pada tahun 1888 Hallwachs mengamati bahwa suatu keping itu mula-mula positif, maka tidak terjadi kehilangan muatan. Diamatinya pula bahwa suatu keping yang netral akan memperoleh muatan positif apabila disinari. Kesimpulan yang dapat ditarik dari pengamatan-pengamatan di atas  adalah bahwa chaya ultraviolet mendesak keluar muatan litrik negatif dari permukaan keping logam yang netral. Gejala ini dikenal sebagai efek fotolistrik.

            Uraian diatas merupakan pengantar untuk memasuki sebuah penjelasan yang lebih detail dan mendalam tentang efek fotolistrik. Ada beberapa hal yang akan dibahas oleh penulis disini seperti sejarah penemuan Efek Foto Listrik,sekilas tentang Efek Foto Listrik, pengertian dan pengkajian mendalam tentang Efek Foto Listrik, soal-soal dan pembahasan  dan aplikasi Efek Foto Listrik dalam kehidupan sehari-hari.

Terdapat begitu banyak manfaat dari Efek Foto Listrik ini, tentunya akan kita ketahui melalui pengkajian yang mendalam melalui materi ini dan harapan kita tentunya agar kita dapat mengaplikasikannya atau minimal dapat menjelaskannya kepada orang disekitar kita tentang sebuah fenomena fisika yang begitu memukau ini.

BAB  II

PEMBAHASAN

2.1 sejarah Penemuan Teori  Efek Foto Listrik

Seratus tahun lalu, Albert Einstein muda membuat karya besarnya. Tak tanggung-tanggung, ia melahirkan tiga buah makalah ilmiah yang menjadikan dirinya ilmuwan paling berpengaruh di abad ke-20. Tahun itu dianggap annus mirabilisatau Tahun Keajaiban Einstein. Salah satu makalah itu adalah tentang efek fotolistrik. Oleh panitia Hadiah Nobel Fisika, makalah itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada 1921.

Einstein termashur dengan teori relativitasnya. Hampir semua orang kenal formula E = mc2, namun sedikit saja yang mengetahui apa itu efek fotolistrik yang mengantarkan Einstein sebagai ilmuwan penerima hadiah Nobel. Pada tahun 1921 panitia hadiah Nobel menuliskan bahwa Einstein dianugrahi penghargaan tertinggi di bidang sains tersebut atas jasanya di bidang fisika teori terutama untuk
penemuan hukum efek fotolistrik. Lantas mengapa ia tidak  menerima Nobel dari teori relativitas yang berdampak filosofis tinggi tersebut?

Apa hubungan Max Planck dan Albert Einstein? Pada 1990, Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947), ilmuwan dari Universitas Berlin, Jerman, mengemukakan hipotesisnya bahwa cahaya dipancarkan oleh materi dalam bentuk paket-paket energi yang ia sebut quanta. Ia memformulakannya sebagai hv. Penemuan Planck itu membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel Bidang Fisika pada 1918.

Gagasan ini diperluas oleh Einstein lima tahun setelah itu. Dalam makalah ilmiah tentang efek fotolistrik, menurut Einstein, cahaya terdiri dari partikel-partikel yang kemudian disebut sebagai foton. Ketika cahaya ditembakkan ke suatu permukaan logam, foton-fotonnya akan menumbuk elektron-elektron pada permukaan logam tersebut sehingga elektron itu dapat lepas. Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam itu dalam fisika disebut sebagai efek fotolistrik.

Efek fotolistrik merupakan proses perubahan sifat­sifat konduksi listrik di dalam material karena pengaruh cahaya atau gelombang elektromagnetik lain. Efek ini mengakibatkan terciptanya pasangan elektron dan hole di dalam semikonduktor, atau pancaran elektron bebas dan ion yang tertinggal di dalam metal. Fenomena pertama dikenal sebagai efek fotolistrik internal, sedangkan fenomena kedua disebut efek fotolistrik eksternal.

Einstein menyelesaikan paper yang menjelaskan efek ini pada tanggal 17 Maret 1905 dan mengirimkannya ke jurnal Annalen der Physik, persis 3 hari setelah ulang tahunnya yang ke 26. Di dalam paper tersebut Einstein untuk pertama kalinya memperkenalkan istilah kuantum (paket) cahaya. Pada pendahuluan paper ia berargumentasi bahwa proses­proses seperti radiasi benda hitam, fotoluminesens, dan produksi sinar katode, hanya dapat dijelaskan jika energi cahaya tersebut tidak terdistribusi secara kontinyu.

Pada kenyataanya, inilah ikhwal lahirnya fisika modern yang menampik asumsi teor-teori mapan saat itu. Salah satunya adalah teori Maxwell yang berhasil memadukan fenomena kelistrikan dan kemagnetan dalam satu formula serta menyimpulkan bahwa cahaya merupakan salah satu wujud gelombang elektromagnetik. Jelas dibutuhkan waktu cukup lama untuk meyakinkan komunitas fisika jika cahaya memiliki sifat granular.

Dalam kenyataanya dibutuhkan hampir 11 tahun hingga seorang Robert Millikan berhasil membuktikan hipotesis Einstein. Tidak tanggung-tanggung juga, Millikan menghabiskan waktu 10 tahun untuk pembuktian tersebut.

Pada saat itu Einstein mempublikasikan paper lain berjudul Teori Kuantum Cahaya. Di dalam paper ini ia menjelaskan proses emisi dan absorpsi paket cahaya dalam molekul, serta menghitung peluang emisi spontan dan emisi yang
diinduksi yang selanjutnya dikenal sebagai koefisien EinsteinA danB. Kedua koefisien ini bermanfaat dalam menjelaskan secara teoretis penemuan laser di kemudian hari. Tujuh tahun kemudian Arthur Compton berhasil membuat eksperimen yang membuktikan sifat kuantum cahaya tersebut dengan bantuan teori relativitas khusus.

Ide Einstein memicu Louis de Broglie menelurkan konsep gelombang materi. Konsep ini menyatakan benda yang bergerak dapat dianggap sebagai suatu gelombang dengan panjang gelombang berbanding terbalik terhadap momentumnya. Sederhananya, ide de Broglie ini merupakan kebalikan dari ide Einstein. Kedua ide ini selanjutnya membantu melahirkan mekanika kuantum melalui
persamaan Schroedinger yang menandai berakhirnya masa fisika klasik.

2.2  Sekilas Tentang Efek Foto Listrik

Untuk menguji teori kuantum yang dikemukakan oleh Max Planck, kemudian Albert Einstein mengadakan suatu penelitian yang bertujuan untuk menyelidiki bahwa cahaya merupakan pancaran paket-paket energi yang kemudian disebut foton yang memiliki energi sebesar hf. Percobaan yang dilakukan Einstein lebih dikenal dengan sebutan efek fotolistrik. Peristiwa efek fotolistrik yaitu terlepasnya elektron dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya.

Gambar (7.4) menggambarkan skema alat yang digunakan Einstein untuk mengadakan percobaan. Alat tersebut terdiri atas tabung hampa udara yang dilengkapi dengan dua elektroda A dan B dan dihubungkan dengan sumber tegangan arus searah (DC). Pada saat alat tersebut dibawa ke dalam ruang gelap, maka amperemeter tidak menunjukkan adanya arus listrik. Akan tetapi pada saat permukaan Katoda (A) dijatuhkan sinar amperemeter menunjukkan adanya arus listrik. Hal ini menunjukkan adanya aliran arus listrik. Aliran arus ini terjadi karena adanya elektron yang terlepas dari permukaan (yang selanjutnya disebut elektron foto) A bergerak menuju B. Apabila tegangan baterai diperkecil sedikit demi sedikit, ternyata arus listrik juga semakin mengecil dan jika tegangan terus diperkecil sampai nilainya negatif, ternyata pada saat tegangan mencapai nilai tertentu (-Vo), amperemeter menunjuk angka nol yang berarti tidak ada arus listrik yang mengalir atau tidak ada elektron yang keluar dari keping A. Potensial Vo ini disebut potensial henti, yang nilainya tidak= tergantung pada intensitas cahaya yang dijatuhkan. Hal ini menunjukkan bahwa energi kinetik maksimum elektron yang keluar dari permukaan adalah sebesar:

Ek = mv2 = e Vo …. (7.4)

dengan :

Ek = energi kinetik elektron foto (J atau eV)

m = massa elektron (kg)

v = kecepatan elektron (m/s)

e = muatan elektron (C)

Vo = potensial henti (volt)

Berdasarkan hasil percobaan ini ternyata tidak semua cahaya (foton) yang dijatuhkan pada keping akan menimbulkan efek fotolistrik. Efek fotolistrik akan timbul jika frekuensinya lebih besar dari frekuensi tertentu. Demikian juga frekuensi minimal yang mampu menimbulkan efek fotolistrik tergantung pada jenis logam yang dipakai. Selanjutnya, marilah kita pelajari bagaimana pandangan teori gelombang dan teori kuantum (foton) untuk menjelaskan peristiwa efek fotolistrik ini. Dalam teori gelombang ada dua besaran yang sangat penting, yaitu frekuensi (panjang

gelombang) dan intensitas.

Ternyata teori gelombang gagal menjelaskan tentang sifat-sifat penting yang terjadi pada efek fotolistrik, antara lain :

a. Menurut teori gelombang, energi kinetik elektron foto harus bertambah besar jika intensitas foton diperbesar. Akan tetapi kenyataan menunjukkan bahwa energi kinetik elektron foto tidak tergantung pada intensitas foton yang dijatuhkan.

b. Menurut teori gelombang, efek fotolistrik dapat terjadi pada sembarang frekuensi, asal intensitasnya memenuhi. Akan tetapi kenyataannya efek fotolistrik baru akan terjadi jika frekuensi melebihi harga tertentu dan untuk logam tertentu dibutuhkan frekuensi minimal yang tertentu agar dapat timbul elektron foto.

c. Menurut teori gelombang diperlukan waktu yang cukup untuk melepaskan elektron dari permukaan logam. Akan tetapi kenyataannya elektron terlepas dari permukaan

logam dalam waktu singkat (spontan) dalam waktu kurang 10-9 sekon setelah waktu penyinaran.

d. Teori gelombang tidak dapat menjelaskan mengapa energi kinetik maksimum elektron foto bertambah jika frekuensi foton yang dijatuhkan diperbesar. Teori kuantum mampu menjelaskan peristiwa ini karena menurut teori kuantum bahwa foton memiliki energi yang sama, yaitu sebesar hf, sehingga menaikkan intensitas foton berarti hanya menambah banyaknya foton, tidak menambah energi foton selama frekuensi foton tetap.

Menurut Einstein energi yang dibawa foton adalah dalam bentuk paket, sehingga energi ini jika diberikan pada elektron akan diberikan seluruhnya, sehingga foton tersebut lenyap. Oleh karena elektron terikat pada energi ikat tertentu, maka diperlukan energi minimal sebesar energi ikat elektron tersebut. Besarnya energi minimal yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari energi ikatnya disebut fungsi kerja(Wo) atau energi ambang. Besarnya Wo tergantung pada jenis logam yang digunakan. Apabila energi foton yang diberikan pada elektron lebih besar dari fungsi kerjanya, maka kelebihan energi tersebut akan berubah menjadi energi kinetik elektron. Akan tetapi jika energi foton lebih kecil dari energi ambangnya (hf < Wo) tidak akan menyebabkan elektron foto. Frekuensi foton terkecil yang mampu menimbulkan elektron foto disebut frekuensi ambang. Sebaliknya panjang gelombang terbesar yang mampu menimbulkan elektron foto disebut panjang

gelombang ambang. Sehingga hubungan antara energi foton, fungsi kerja dan energi kinetik elektron foto dapat dinyatakan

dalam persamaan :

E = Wo + Ek atau Ek = E – Wo

Ek = hf – hfo = h (f – fo) …. (7.5)

dengan :

Ek = energi kinetik maksimum elektron foto

h = konstanta Planck

f = frekuensi foton

fo = frekuensi ambang

2.3 Pengkajian Mendalam Tentang Efek Foto Listrik

Ketika seberkas cahaya dikenakan pada logam, ada elektron yang keluar dari permukaan logam. Gejala ini disebut efek fotolistrik. Efek fotolistrik diamati melalui prosedur sebagai berikut. Dua buah pelat logam (lempengan logam tipis) yang terpisah ditempatkan di dalam tabung hampa udara. Di luar tabung kedua pelat ini dihubungkan satu sama lain dengan kawat. Mula-mula tidak ada arus yang mengalir karena kedua plat terpisah. Ketika cahaya yang sesuai dikenakan kepada salah satu pelat, arus listrik terdeteksi pada kawat. Ini terjadi akibat adanya elektron-elektron yang lepas dari satu pelat dan menuju ke pelat lain secara bersama-sama membentuk arus listrik.

Hasil pengamatan terhadap gejala efek fotolistrik memunculkan sejumlah fakta yang merupakan karakteristik dari efek fotolistrik. Karakteristik itu adalah sebagai berikut.

1. hanya cahaya yang sesuai (yang memiliki frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tertentu saja) yang memungkinkan lepasnya elektron dari pelat logam atau menyebabkan terjadi efek fotolistrik (yang ditandai dengan terdeteksinya arus listrik pada kawat). Frekuensi tertentu dari cahaya dimana elektron terlepas dari permukaan logam disebut frekuensi ambang logam. Frekuensi ini berbeda-beda untuk setiap logam dan merupakan karakteristik dari logam itu.
2. ketika cahaya yang digunakan dapat menghasilkan efek fotolistrik, penambahan intensitas cahaya dibarengi pula dengan pertambahan jumlah elektron yang terlepas dari pelat logam (yang ditandai dengan arus listrik yang bertambah besar). Tetapi, Efek fotolistrik tidak terjadi untuk cahaya dengan frekuensi yang lebih kecil dari frekuensi ambang meskipun intensitas cahaya diperbesar.
3. ketika terjadi efek fotolistrik, arus listrik terdeteksi pada rangkaian kawat segera setelah cahaya yang sesuai disinari pada pelat logam. Ini berarti hampir tidak ada selang waktu elektron terbebas dari permukaan logam setelah logam disinari cahaya.

Karakteristik dari efek fotolistrik di atas tidak dapat dijelaskan menggunakan teori gelombang cahaya. Diperlukan cara pandang baru dalam mendeskripsikan cahaya dimana cahaya tidak dipandang sebagai gelombang yang dapat memiliki energi yang kontinu melainkan cahaya sebagai partikel.

Perangkat teori yang menggambarkan cahaya bukan sebagai gelombang tersedia melalui konsep energi diskrit atau terkuantisasi yang dikembangkan oleh Planck dan terbukti sesuai untuk menjelaskan spektrum radiasi kalor benda hitam. Konsep energi yang terkuantisasi ini digunakan oleh Einstein untuk menjelaskan terjadinya efek fotolistrik. Di sini, cahaya dipandang sebagai kuantum energi yang hanya memiliki energi yang diskrit bukan kontinu yang dinyatakan sebagai E = hf.

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W₀ + E_km

hf = hf₀ + E_km

E_km = hf – hf₀

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein. Perlu diperhatikan bahwa W₀ adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam, f₀ adalah frekuensi ambang logam, f adalah frekuensi cahaya yang digunakan, dan E_km adalah energi kinetik maksimum elektron yang lepas dari logam dan bergerak ke pelat logam yang lain. Dalam bentuk lain persamaan efek fotolistrik dapat ditulis sebagai

Dimana m adalah massa elektron dan v_eadalah dan kecepatan elektron. Satuan energi dalam SI adalah joule (J) dan frekuensi adalah hertz (Hz). Tetapi, fungsi kerja logam biasanya dinyatakan dalam satuan elektron volt (eV) sehingga perlu diingat bahwa 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J.

Gerakan elektron yang ditandai sebagai arus listrik pada gejala efek fotolistrik dapat dihentikan oleh suatu tegangan listrik yang dipasang pada rangkaian. Jika pada rangkaian efek fotolistrik dipasang sumber tegangan dengan polaritas terbalik (kutub positif sumber dihubungkan dengan pelat tempat keluarnya elektron dan kutub negatif sumber dihubungkan ke pelat yang lain), terdapat satu nilai tegangan yang dapat menyebabkan arus listrik pada rangkaian menjadi nol.

Arus nol atau tidak ada arus berarti tidak ada lagi elektron yang lepas dari permukaan logam akibat efek fotolistrik. Nilai tegangan yang menyebabkan elektron berhenti terlepas dari permukaan logam pada efek fotolistrik disebut tegangan atau potensial penghenti (stopping potential). Jika V₀adalah potensial penghenti, maka

E_km = eV₀

Persamaan ini pada dasarnya adalah persamaan energi. Perlu diperhatikan bahwa e adalah muatan elektron yang besarnya 1,6 × 10⁻¹⁹ C dan tegangan dinyatakan dalam satuan volt (V).

2.4 Soal-Soal dan Pembahasan 

1. Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8,0 × 1014 Hz dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang memiliki frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck 6,6× 10-34 Js, tentukan energi kinetik elekton yang terlepas dari permukaan logam tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui: f0 = 8,0 × 1014 Hz

f = 1015 Hz

h = 6,6 × 10-34 Js

Ditanya: Ek = …?

Jawab: Ek = h.f – h.f0

= 6,6 × 10-34(1015 – (8,0 × 1014))

= 1,32 × 10-19 J

2. Sebuah logam mempunyai frekuensi ambang 4 x 1014 Hz. Jika logam tersebut dijatuhi foton ternyata elektron foto yang dari permukaan logam memiliki energi kinetik maksimum sebesar 19,86 × 10-20 Joule. Hitunglah frekuensi foton tersebut!

(h = 6,62 × 10-34 Js)

Penyelesaian :

Diketahui : f o = 4 × 1014 Hz

Ek = 19,86 × 10-20 J

h = 6,62 × 10-34 Js

Ditanyakan : f = …?

Jawab : Wo = hfo

= 6,62 × 10-34 × 4 × 1014 J

= 26,48 × 10-20 J

E = Ek + Wo= hf

f = Ek+ Wo /h

=(19,86 ×10^-20+26,48×10^-20)/ 6,62×10^-34

= 7 × 1014 Hz

Jadi frekuensi foton sebesar 7 × 1014 Hz

Soal Latihan :

1. Frekuensi ambang suatu logam adalah 6.1014 Hz, jika logam tersebut disinari cahaya dengan gelombang yang frekuensinya 1015 Hz. Hitunglah energi kinetik elektron foto yang terlepas dari permukaan logam tersebut! (h = 6,62 × 10-34 Js).

2. Sebuah elektron baru akan terlepas dari permukaan logam jika disinari cahaya dengan panjang gelombang 5000 Å.  Tentukan : (h = 6,62 × 10-34 Js dan c = 3 × 108 m/s)

a. fungsi kerja logam tersebut. (Wo = 3,972 × 10-19 J)

b. energi kinetik elektron foto yang terlepas jika disinari cahaya dengan frekuensi 8 x 1014 Hz! (Ek = 1,324 × 10-19 J).

3. Bila diketahui fungsi kerja sebuah logam 2,1 eV. Jika foton dengan panjang gelombang 5 × 10-7 m dijatuhkan ke permukaan logam tersebut, tentukan berapa kecepatan maksimum elektron yang terlepas! (massa elektron (m) = 9,1 × 10-31 kg, muatan elektron (e) = 1,6 × 10-19 C, dan h = 6,62 × 10-34 Js).

2.5 Aplikasi Efek Foto Listrik Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Sangat mengherankan jika kita mendengar bahwa aplikasi pertama efek fotolistrik berada dalam dunia hiburan. Dengan bantuan peralatan elektronika saat itu suara dubbing film direkam dalam bentuk sinyal optik di sepanjang pinggiran keping film. Pada saat film diputar, sinyal ini dibaca kembali melalui proses efek fotolistrik dan sinyal listriknya diperkuat dengan menggunakan amplifier tabung sehingga menghasilkan film bersuara.

Aplikasi paling populer di kalangan akademis adalah tabung foto-pengganda (photomultiplier tube). Dengan menggunakan tabung ini hampir semua spektrum radiasi elektromagnetik dapat diamati. Tabung ini memiliki efisiensi yang sangat tinggi, bahkan ia sanggup mendeteksi foton tunggal sekalipun. Dengan menggunakan tabung ini, kelompok peneliti Superkamiokande di Jepang berhasil menyelidiki massa neutrino yang akhirnya dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 2002. Di samping itu efek fotolistrik eksternal juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan spektroskopi melalui peralatan yang bernama photoelectron spectroscopy atau PES.

Efek fotolistrik internal memiliki aplikasi yang lebih menyentuh masyarakat. Ambil contoh foto-diode atau foto-transistor yang bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan tinggi. Bahkan, dalam komunikasi serat optik transmisi sebesar 40 Gigabit perdetik yang setara dengan pulsa cahaya sepanjang 10 pikodetik (10^-11 detik) masih dapat dibaca oleh sebuah foto-diode.

foto-transistor yang sangat kita kenal manfaatnya dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui efek fotolistrik internal. Sebuah semikonduktor yang disinari dengan cahaya tampak akan memisahkan elektron dan hole. Kelebihan elektron di satu sisi yang disertai dengan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang jika dialirkan menuju beban akan menghasilkan arus listrik.

Akhir-akhir ini kita dibanjiri oleh produk-produk elektronik yang dilengkapi dengan kamera CCD (charge coupled device). Sebut saja kamera pada ponsel, kamera digital dengan resolusi hingga 12 Megapiksel, atau pemindai kode-batang (barcode) yang dipakai diseluruh supermarket, kesemuanya memanfaatkan efek fotolistrik internal dalam mengubah citra yang dikehendaki menjadi data-data elektronik yang selanjutnya dapat diproses oleh komputer.

Jadi, tanpa kita sadari kita telah memanfaatkan efek fotolistrik baik internal mau pun eksternal dalam kehidupan sehari-hari.

BAB  III

PENUTUP

3.1.  Kesimpulan

Gejala foto listrik adalah munculnya arus listrik atau lepasnya elektron yang bermuatan negatif dari permukaan sebuah logam akibat permukaan logam tersebut disinari dengan berkas cahaya yang mempunyai panjang gelombang atau frekuensi tertentu. Ditemukan seratus tahun lalu oleh  Albert Einstein muda. Pada tahun itulah ia  membuat karya besarnya. Salah satunya adalah tentang efek fotolistrik. Oleh panitia Hadiah Nobel Fisika, makalah itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada 1921.

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W₀ + E_km

hf = hf₀ + E_km

E_km = hf – hf₀

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein.

Terdapat berbagai macam aplikasi Efek Foto Listrik  dalam kehidupan kita, diantaranya : proses dubbing film, foto-transistor, sel surya, kamera CCD (charge coupled device) dan  aplikasi paling populer di kalangan akademis yakni tabung foto-pengganda (photomultiplier tube).

DAFTAR PUSTAKA

Siswanto. 2008. Kompetensi Fisika Untuk SMA. Jakarta: Departemen Pendidkan

Nasional.

Handayani, Sri. Fisika Untuk SMA dan MA Kelas XII. Jakarta: Departemen

Pendidkan Nasional

http://pendidikansains.blogspot.com

http://amateur-physics.blogspot.com

http://taufihasbifisika.blogspot.com

http://webpustaka.com

Read More

Fisika Modern (transformasi lorens dan transformasi galileo)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan begitu banyak nikmat yang mana makhluk-Nya pun tidak akan menyadari begitu banyak nikmat yang telah didapatkan dari Allah SWT. Selain itu, kami juga merasa sangat bersyukur karena telah mendapatkan hidayah-Nya baik kesehatan maupun pikiran.
Dengan nikmat dan hidayah-Nya pula kami dapat menyelesaikan penulisan tugas mata kuliah Fisika Modern dengan topik  inti “ Realitivitas Khusus” ini. Kami mengucapkan terima kasih kepada Ummu Kalsum  S.Si,.M.Pd. Selaku  dosen pengampu mata kuliah Fisika Modern serta semua pihak yang turut membantu proses penyusunan makalah ini.
Kami menyadari makalah ini masih bersifat sederhana dan terbatas baik isi maupun kajiannya.Oleh karena itu,diperlukan saran dan kritik guna memperbaiki penyusunan makalah selanjutnya.
Demikian,  semoga makalah ini dapat menambah wawasan dan memberi manfaat bagi pembaca dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkaitan dengan  pengantar pendidikan.


Majene, 9  September 2019



Penulis

DAFTAR ISI

Kata Pengantar i
Daftar Isi ii

BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang 1
Rumusan Masalah 1
Tujuan 2

BAB II PEMBAHASAN
Pengertian Transformasi 5
Transformasi Galileo dan Transformasi Lorentz 5
Relativitas Khusus dan Umum 16

BAB III PENUTUP
Kesimpulan 17
Saran 17
Daftar Pustaka 18


BAB I
PENDAHULUAN

Latar Belakang
Gelombang cahaya dan beberapa bentuk dari radiasi elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya (c) = 3,00 × 108 m/s. Berdasarkan dari pengalaman kita sehari-hari maupun hasil pengamatan menunjukkan bahwa objek atau benda-benda di sekitar kita bergerak dengan kecepatan jauh lebih kecil dari kecepatan cahaya. Konsep fisika yang membahas perihal ini dikenal dengan “Mekanika Newton”. Konsep mekanika  hanya berlaku untuk gerak objek dengan kecepatan rendah. Konsep ini tidak dapat/gagal membahas gerak partikel yang mendekati kecepatan cahaya.
Untuk membahas gerak partikel/objek yang mendekati kecepatan cahaya maka muncul sebuah teori baru yang di ungkapkan oleh Albert Eistein, pada tahuin 1905. Teori ini dikenal dengan istilah “Teori Relativitas”. Teori ini ini berhasil membahas gerak partikel dengan kecepatan v = 0. Sampai dengan kecepatan partikel mendekati cahaya.
Secara singkat tentang teori relativitas khusus Eisten dengan penekanan pada beberapa konsekuensi dari teori relativitas khusus Eisten  dengan penekanan  pada beberapa konsekuensi dari teori itu sendiri. Teori relativitas khusus dibangun dari dua postulat dasar, yaitu:
Semua hukum dasar Fisika adalah sama dalam semua sistem acuan inersial. Hukum dasar seperti ∑F = m.a mempunyai bentuk  matematika yang sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap lainnya.
Hasil pengukuran  kecepatan cahaya didalam ruang hampa selalu bernilai 3×108 m/det. Hasil pengukuran ini tidak bergantung pada gerak pengamat atau gerak sumber cahaya. Dengan kata lain,kecepatan cahaya adalah sama untuk semua kerangka acuan pengamat.
Teori Relativitas khusus, mencakup fenomena seperti perlambatan jam (dilatas waktu) dan kontraksi panjang dalam kerangka acuan yang bergerak jika diukur oleh pengamat yang diam. Akan dibahas juga mengenai bentuk relativitas  dari momentum dan energi serta beberapa konsekuensi dari persamaan  ekivalen  antara massa dan energi, yaitu:
E = m c2 (1.1)
E = energi (joule)
M = massa (kg)
C = kecepatan cahaya (m/det)
(Jasruddin Daud Malago.2005 : 1-3)

   Rumusan Masalah
Jelaskan Transformasi Galileo?
Jelaskan  Transformasi Lorentz?
Bagaimana Percobaan Michelson-Moerley?
Jelaskan Kontraksi Panjang?

Tujuan
Memahami Transformasi Galileo
Memahami Transformasi Lorentz
Mengetahui Percobaan Michelson-Moerley
Memahami Kontraksi Panjang
Manfaat
Dapat memberikan kontribusi berupa referensi kepada mahasiswa terutama untuk jurusan pendidikan fisika dalam proses belajar serta menambah pengetahuan pembaca dalam mata kuliah fisika modern.


BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

Pengertian Transformasi
Transformasi adalah sebuah proses perubahan secara berangsur-angsur sehingga sampai pada tahap ultimate, perubahan yang dilakukan dengan cara memberi respon terhadap pengaruh unsur eksternal dan internal yang akan mengarahkan perubahan dari bentuk yang sudah dikenal sebelumnya melalui proses menggandakan secara berulang-ulang atau melipatgandakan.
Proses transformasi mengandung dimensi waktu dan perubahan sosial budaya masyarakat yang menempati yang muncul melalui proses yang panjang yang selalu terkait dengan aktifitas-aktifitas yang terjadi pada saat itu.

Transformasi Galileo dan Lorentz
Transformasi Galileo
  Dibuktikan bahwa transformasi Galileo adalah transformasi inersia dan berlaku umum untuk semua kecepatan pengamat (Yohan Suryanto).
.
Sekarang kita tinjau dua pengamat yang menempatkan dua pusat koordinat yaitu o dan o’, dimana o’ bergerak dengan kelajuan konstan “v” terhadap koordinat o  sepanjang koordinat x-x’ seperti  terlihat  pada gambar 1.3.
Kedua pengamat mempunyai alat ukur panjang dan waktu, jadi mereka dapat mengukur koordinat peistiwa tersebut. Selanjutnya, dianggap kedua pengamat menyetel jam mereka sehingga pada saat mereka saling berimpit pada x=x’=0, pembacaan jam keduanya menunjukkan t= t’=0. Setiap kejadian di “p” yang berhubung dengan peristiwa ini akan mempunyai delapan koordinat, yaitu empat koordinat  ditempati oleh  pengamat O yaitu (x,y,z,t)  dan empat koordinat lainnya adalah yang ditempati oleh pengamat O’, yaiyu (x’,y’,z’,t’).

Transformasi Koordinat Galileo
Dari gambar 1.3 dapat dituliskan hubungan antara hasil pengukuran pengamat di O (x,y,z,t) dan pengukuhan di O’ (x’,y’,z’,t’) untuk suatu peristiwa khusus di P, yaitu :
  x’= x-vt (1.2)
  y = y’ (1.3)
  z = z’ (1.4)
Khusus untuk tinjauan kasus Fisika klasik, diasumsikan bahwa,
   t = t’ (1.5)
Keempat persamaan (1.2-1.5), di atas disebut persamaan “Transformasi Koordinat Galileo”.


Transformasi Kecepatan Galileo
Hal lain yang menarik  dari koordinat suatu peristiwa  adalah kecepatan suatu partikel. Baik pengamat O maupun O’ akan menggambarkan kecepatan partikel dengan memberikan tiga komponen, yaitu untuk pengukuran di O adalah Ux,Uy,dan Uz, sedangkan pengukuran di O’ adalah Ux’,Uy’,dan Uz’. Hubungan antara (Ux,Uy,Uz) dengan (Ux’,Uy’,Uz’) diperoleh dari hasil deferensial transformasi koordinat Galileo terhadap waktu, sebagai berikut :







U’x = Ux-v (1.6)
Dengan cara yang sama dapat dilakukan untuk Uy’ dan Uz’ shingga diperoleh :
  U’y = Uy    (1.7)
U’z = Uz                                                                              (1.8)

Persamaan (1.6-1.7) disebut persamaan Transformasi Kecepatan Galileo.


Transformasi Percepatan Galileo
Percepatan  suatu partikel adalah turunan pertama dari fungsi kecepatan terhadap waktu. Dengan demikian maka transformasi percepatan Galileo adalah turunan pertama dari transformasi kecepatannya seperti berikut ini.
ax = dux/dt (1.9)
ay = duy/dt (1.10)
az = duz/dt (1.11)
Untuk menyelesaikan persamaan diferensial di atas (1.9-1.11), dilakukan dengan cara mendeferensialkan dan menggunakan syarat t’ = t, dan v = konstan. Akhirnya diperoleh :
ax’ = ax (1.12)
ay’ = ay (1.13)
az’ = az (1.14)
Persamaan (1.12-1.14) adalah persamaan “Transformasi Percepatan Galileo”. Dari persamaan tersebut terlihat bahwa hasil pengukuran komponen percepatan  adalah sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan relatif sama.

Contoh soal:
Seorang penumpang kereta api yang bergerak dengan kecepatan 50 m/det, melewati seseorang yang sedang berdiri di stasiun pada saat t=t’=0. Sepuluh detik kemudian setelah kereta api lewat, orang yang berdiri di stasiun  tersebut menyatakan bahwa dia melihat seekor burung yang terbang sepanjang rel dengan arah yang sama dengan arah kereta api pada jarak 1000 m darinya. Bagaimanakah koordinat burung menurut penumpang  di kereta api?
Jawab :
Koordinat burung yang ditetapkan oleh pengamat di stasiun adalah:
(x,y,z,t) = (1000 m, 0, 0, 10 det)
Menurut pengamat di kereta, jarak dia terhadap burung (x’) adalah:
x’ = x-vt =1000- (50 m/det)(10) = 500 m
Jadi, koordinat burung menurut pengamat di kereta adalah:
(x’.y’,z’,t’) = (500 m, 0, 0, 10 det)

Transformasi Lorentz 
Telah dibahas sebelumnya mengenai Transformasi Galileo tidak dapat digunakan pada partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya. Pada bagian ini dibahas transformasi yang dapat diaplikasikan pada benda yang berrgerak dengan kecepatan 0 ≤ V < C. Transformasi ini dikenal sebagai transformasi Lorentz, yaitu transformasi lorentz, yaitu transformasi yang dikembangkan oleh Hendrik Alexander Lorentz yang hidup pada tahun 1853 – 1928 (Jasruddin Daud Malago).
Pada transformasi Galileo telah dikemukakan bahwa selang waktu pengamatan terhadap suatu peristiwa yang diamati oleh pengamat yang diam dengan pengamat yang relatif bergerak terhadap peristiwa adalah sama(t = t’). Hal inilah yang menurut Einstein tidak benar, selang waktu pengamatan antara pengamat yang diam dan pengamat yang bergerak relatif adalah tidak sama (t ≠ t’). Transformasi Lorentz pertama kali dikemukaan oleh Hendrik A. Lorentz, seorang fisikawan dari Belanda  pada tahun 1895.
Karena waktu pengamatan oleh pengamat yang diam pada kerangka acuan S dan pengamat yang bergerak pada kerangka acuan S’ hubungan transformasi pada Galileo haruslah mengandung suatu tetapan pengali  yang disebut tetapan transformasi.  Sehingga persamaan yang menyatakan hubungan antara koordinat pada kerangka acuan S dan S’ dituliskan sebagai berikut :



Transformasi Koordinat Lorentz
 Transformasi Lorentz untuk koordinat ditulis dalam bentuk persamaan
 
 
(1-1)


 Sedangkan transformasi Lorentz kebalikannya berbentuk

  (1-2)



 Dari persamaan (1-2) , yaitu      x =   (x‘ + v t‘)
         ct  =  (ct1 + v t‘)
         ct =  ( c + v ) t‘

t’= ..................................(A)       
 Kemudian dari persamaan (1-11), yaitu   x’ = k (x - v t)
 ct‘=   ( ct – v t )
 ct‘=   ( c – v )
t’ = ................................... (B)
 Dengan menyamakan persamaan (A) dan (B) diperoleh
=


(1-3)
 
 
Dengan demikian transformasi Lorentz berubah bentuk menjadi


(1-4)



Sedangkan transformasi Lorentz kebalikan adalah

  (1-5)





Transformasi Untuk Selang Waktu Lorentz
        Bentuk persamaan  (1-5) dapat dirubah menjadi 

Dengan menyamakan persamaan (1.4) dan (C)  diperoleh persamaan untuk t’, yaitu




 Dengan cara yang sama tetapi mengeliminir nilai x diperoleh persamaan untuk t, yaitu



(1-7)



Tranformasi Lorentz Untuk Kecepatan
Persamaan (1-5) dibagi dengan persamaan (1-7) sehingga menghasilkan
………………………………….(D)
  Kalikan setiap suku dalam ruas kanan persamaan (D) dengan faktor ,  kemudian  misalkan  dan ,  sehingga diperoleh  Transformasi Lorentz untuk kecepatan, yaitu






Contoh soal
 Sebuah pesawat tempur yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c relatif terhadap bumi menembakkan roket dengan kecepatan  0,6 c. Berapakah kecepatan roket tersebut menurut pengamat yang diam di bumi?
Penyelesaian :
Diketahui : v = 0,8 c
vx’= 0,6 c
Ditanyakan : vx =?

Jawab



Percobaan Michelson-Morley
Pada abad XIX, para Fisikawan berpendapat bahwa gelombang elektromagnetik juga memerlukan medium agar bisa merambat. Mereka mengusulkan adanya suatu medium yang mereka namakan “Luminiterous ether”. Eter diasumsikan ada dimana-mana,termasuk diruang hampa,dan gelombang cahaya dipandang sebagai osilasi eter (Jasruddin Daud Malago, 2005 : 41).
  Pada tahun 1887, dua orang Ilmuwan asal Amerika Serikat, A.A.Michelson dan E.W.Morley  melakukan penelitian untuk membuktikan adanya eter sebagai medium perambatan cahaya. Kelajuan eter diukur dengan alat yang bernama interferometer optis yang sangat peka yang dikenal dengan interferometer Michelson (Dadan Rosana,dkk.2003).
 Interferometer Michelson diciptakan oleh Albert Abraham Michelson yang digunakan bersama kimiawan Amerika Edward Williams Morley pada tahun 1882, yang bertujuan untuk membuktikan ada atau tidaknya medium yang merambatkan cahaya di ruang hampa berupa eter. Dari hasil percobaannya, mereka menyimpulkan bahwa tidak ada medium yang dibutuhkan cahaya untuk merambat pada ruang hampa. Ditandai pola interferensi yang terbentuk. Dalam teorinya, apabila terdapat medium yang merambatkan cahaya, maka pada percobaan interferometer ini tidak akan terbentuk pola interferensi karena apabila dua berkas cahaya memiliki arah saling tegak lurus, maka akan terdapat perbedaan kecepatan rambat. Dapat diumpamakan eter itu sebuah air arus sungai, yang apabila sebuah benda mengapung dan mengarah mengikuti arah arus sungai, maka kecepatnnya akan lebih cepat dibanding kecepatan benda yang sama yang memiliki arah tegak lurus dari arah sungai. Artinya mengarah menyeberangi sungai. Begitulah teori yang dapat menggambarkan apabila eter itu ada. Namun yang terjadi pada percobaan tidak ada perubahan kecepatan cahaya yang terjadi yang ditandai dengan terjadinya pola interferensi pada layar interferometer. Pola interferensi ialah peristiwa bergabungnya atau menyatunya dua gelombang yang memiliki fasa yang sama dan identik. Dan apabila terjadi perubahan kecepatan pada salah satu gelombang cahaya pada percobaan ini, maka akan terjadi perubahan fasa, sehingga apabila dua gelombang disatukan tidak akan terbentuk pola interferensi.
Karena tujuan untuk membuktikan keberadaan medium yang merambatkan cahaya (eter) ini gagal, maka interferometer yang digunakan Michelson dan Morley akhirnya digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya monokromatik dan untuk mengamati sifat medium optik menggunakan prinsip Huygens.
 Prinsip kerja Interferometer Michelson sendiri ialah saat sumber cahaya laser ditembakkan ke arah lensa cembung, maka cahaya akan difokuskan ke satu titik dan akan mengenai lensa pembagi cahaya (Beam Splitter) dan akan membuat dua berkas cahaya yang satunya diteruskan ke cermin yang dapat digerakkan (geser) dan dibelokkan ke cermin yang tidak dapat digerakkan. Lalu dari dua cermin itu akan terpantul kembali ke Beam Splitter dan akan terjadi peristiwa interferensi yang akan nampak pada layar interferometer.
Pola interfernsi yang dibentuk pada layar ada dua jenis, yaitu pola konstruktif dan pola destruktif. Pola interferensi konstruktif ialah pola yang terjadi apabila dua gelombang cahaya yang menyatu tidak memiliki beda amplitudo, atau masing-masing memiliki amplitudo yang sama dari 0 derajat hingga 360 derajat. Sedangkan pola interferensi destruktif terbentuk apabila dua gelombang cahaya yang menyatu memuliki beda amplitudo 180 derajat atau kelipatannya. Pola terang pada gambar di atas ialah pada layar (screen) berbentuk lingkaran putih (warna bergantung pada sumber cahaya laser yang digunakan), dan pola gelap ialah yang berwarna hitam berbentuk lingkaran.
(https://www.ruangstudi.net/2018/09/prinsip-kerja-dan-penjelasan-singkat.html)

 Prinsip dari percobaan tersebut dapat kita amati pada skema berikut ini.
Gambar 1.2
Sesuai dengan skema di atas, cahaya yang berasal dari sumber P akan diteruskan menuju cermin A dan sebagian lagi dipantulkan ke cermin B oleh beam splitter Q. Kedua cermin tersebut akan memantulkan kembali cahaya yang diterimanya lalu diamati oleh pengamat di R.
        Michelson dan Morley menganggap bahwa eter itu ada dalam keadaan diam terhadap matahari. Jika bumi bergerak ke kiri (berotasi) dengan kecepatan relatif v terhadap matahari maka boleh dianggap bahwa eter bergerak ke kanan dengan kecepatan v terhadap bumi. Pada lintasan QA, kecepatan cahaya adalah c + v karena didorong oleh gerak eter ke kanan, sedangkan pada lintasan AQ, kecepatan cahaya adalah c – v. Jika jarak antara masing-masing cermin dan beam splitter Q adalah l, maka waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak Q ke A dan A ke Q dapat ditentukan dengan perbandingan berikut.

Untuk cahaya yang dipantulkan QB, kecepatannya merupakan resultan antara v dan c (sudah termasuk pengaruh kecepatan eter) yaitu Untuk lintasan BQ, kecepatannya juga sama, yaitu Waktu tempuh lintasan tersebut (dari Q ke B dan B ke Q) dapat ditentukan sebagai berikut.

Jika , maka diperoleh hubungan berikut.
 ,

Dari hasil percobaan Michelson-Morley tersebut, diperoleh bahwa, pertemuan sinar-sinar yang dipantulkan oleh cermin A dan cermin B menghasilkan waktu yang sama (= ). Jadi, nilai perbandingan  =1. Berdasarkan penelitian Michelson-Morley dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
Hipotesis tentang adanya eter tidak benar sebagai medium cahaya dan cahaya merambat tanpa menggunakan medium.
Kecepatan cahaya dalam segala arah sama besar, tidak tergantung pada kerangka acuan pengamat.

Contoh soal :
 Anggap kecepatan bumi mengarungi eter sama dengan kecepatan edarnya, jadi v = 10-4 c. Tinjau percobaan Michelson-Morley yang masing-masing lengan panjangnya 10 m dan salahsatu lengannya dalam arah gerak bumi. Hitung beda waktu bagi kedua gelombang cahaya untuk menempuh tiap-tiap lengan.

Jawab
  -  = ( ) ( - )+ () - ()
 = ( ) ( -  +   ) ( - )
 =   
  = 3,33  × 10-16 det


Realitivitas Umum dan Khusus

Teori Realitivitas
Pada intinya teori relativitas adalah teori tentang medan yang melanjutkan perkembangan teori medan Faraday dan Maxwell. Teori medan menekankan kemulusan ruang dan waktu. Dalam teori relativitas, ruang dan waktu tidak melompat-lompat, tetapi mengalir secara malar (continue). Teori relativitas terbagi menjadi dua bagian yaitu, relativitas umun dengan khusus.
Teori Relativitas Khusus
Secara singkat tentang teori relativitas khusus Eisten dengan penekanan pada beberapa konsekuensi dari teori relativitas khusus Eisten  dengan penekanan  pada beberapa konsekuensi dari teori itu sendiri. Teori relativitas khusus dibangun dari dua postulat dasar, yaitu:
Semua hukum dasar Fisika adalah sama dalam semua sistem acuan inersial. Hukum dasar seperti ∑F = m.a mempunyai bentuk  matematika yang sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan tetap satu terhadap lainnya.
Hasil pengukuran  kecepatan cahaya didalam ruang hampa selalu bernilai 3×108 m/det. Hasil pengukuran ini tidak bergantung pada gerak pengamat atau gerak sumber cahaya. Dengan kata lain,kecepatan cahaya adalah sama untuk semua kerangka acuan pengamat.
Teori Relativitas khusus, mencakup fenomena seperti perlambatan jam (dilatas waktu) dan kontraksi panjang dalam kerangka acuan yang bergerak jika diukur oleh pengamat yang diam. Akan dibahas juga mengenai bentuk relativitas  dari momentum dan energi serta beberapa konsekuensi dari persamaan  ekivalen  antara massa dan energi, yaitu:
E = m c2 (1.1)
E = energi (joule)
M = massa (kg)
C = kecepatan cahaya (m/det)
Teori Relativitas Umum
Relativitas umum (bahasa Inggris: general relativity) adalah sebuah teori geometri mengenai gravitasi yang diperkenalkan oleh Albert Einstein pada 1916. Teori ini merupakan penjelasan gravitasi termutakhir dalam fisika modern. Ia menyatukan teori Einstein sebelumnya relativitas khusus, dengan hukum gravitasi Newton. Hal ini dilakukan dengan melihat gravitasi bukan sebagai gaya, tetapi lebih sebagai manifestasi dari kelengkungan ruang dan waktu. Utamanya, kelengkungan ruang waktu berhubungan langsung dengan momentum empat (energi massa dan momentum linear) dari materi atau radiasi apa saja yang ada.
Kontraksi Panjang
Panjang benda akan kelihatan lebih panjang bila diukur oleh seorang pengamat yang diam realatif terhadap benda yang diukur,sedangkan panjang benda yang diamati oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap yang diukur oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap benda yang diukur akan tampak lebih pendek. Panjang benda yang diukur oleh pengamat yang diam disebut “ panjang diri”, sedangkan peristiwa pengurangan panjang benda yang diukur  oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap benda disebut kontraksi panjang yang disebut dengan “pengerutan Lorentz FirzGerald”.
 
Berikut akan dibahas pengukuran panjang benda di Bumi yang dalam keadaan diam oleh dua pengamat yang berada pada dua kerangka acuan yang berbeda, yaitu pengamat di O yang diam relatif terhadap benda dan pengamat di O’ yang bergerak relatif terhadap benda dengan kecepatan “v”. Untuk menghitung  hubungan antara hasil pengukuran panjang oleh pengamat yang diam (lo)  dan panjang yang diukur oleh pengamat yang bergerak (l), perhatikan  gambar 1.8
Dari gambar di atas,dapat diturunkan suatu persamaan yang menghubungkan antara lo dan l dengan menggunakan prinsip transformasi koordinat lorentz sebagai berik
Prinsip transformasi koordinat lorentz sebagai berikut

            –                      (1.30)
Terlihat bahwa - ) = lo, sedangkan . Dengan demikian 1.30 dapat ditulis :
lo=ly v                                                                (1.31)
dari persamaan sebelumnya diketahui y = (1.32)
lo=
karena nilai v selalu lebih kecil dari c, maka nilai y akan selalu lebih besar dari satu. Berarti berdasarkan persamaan (1.31) maka nilai lo akan selalu lebih besar dari l.
Contoh soal :
Seorang astronot yang tinggiya 2 m, berbaring sejajar dengan sebuah pesawat angkasa yang bergerak dengan kelajuan 0,6 c relatif terhadap bumi. Berapakah tinggi astronot jika diukur oleh pengamat di bumi?
Jawab:
Dik :  L0 = 2 m
    V = 0,6 c
Jika pesawat bergerak terhadap bumi, kita dapat menerapkan bumi sebagai kerangka acuan diam.

BAB III
PENUTUP

Kesimpulan
Dibuktikan bahwa transformasi Galileo adalah transformasi inersia dan berlaku umum untuk semua kecepatan pengamat. Sekarang kita tinjau dua pengamat yang menempatkan dua pusat koordinat yaitu o dan o’. Kedua pengamat mempunyai alat ukur panjang dan waktu, jadi mereka dapat mengukur koordinat peistiwa tersebut. Selanjutnya, dianggap kedua pengamat menyetel jam mereka sehingga pada saat mereka saling berimpit pada x=x’=0, pembacaan jam keduanya menunjukkan t= t’=0. Empat koordinat  ditempati oleh  pengamat O yaitu (x,y,z,t)  dan empat koordinat lainnya adalah yang ditempati oleh pengamat O’, yaiyu (x’,y’,z’,t’).
Telah dibahas sebelumnya mengenai Transformasi Galileo tidak dapat digunakan pada partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya. Pada bagian ini dibahas transformasi yang dapat diaplikasikan pada benda yang berrgerak dengan kecepatan 0 ≤ V < C. Transformasi ini dikenal sebagai transformasi Lorentz, yaitu transformasi lorentz.
Pada tahun 1887, dua orang Ilmuwan asal Amerika Serikat, A.A.Michelson dan E.W.Morley melakukan penelitian untuk membuktikan adanya eter sebagai medium perambatan cahaya. Kelajuan eter diukur dengan alat yang bernama interferometer optis yang sangat peka yang dikenal dengan interferometer Michelson (Dadan Rosana,dkk.2003).
Interferometer michelson merupakan seperangkat peralatan yang memanfaatkan gejala interferensi. Interferensi merupakan penggabungan dua gelombang atau lebih yang bertemu dalam satu titik ruang untuk membentuk gelombang yang baru. Prinsip interferensi adalah kenyataan bahwa beda lintasan optik (d) akan membentuk suatu frinji (Resnic, 1993).
Berdasakan penelitian Michelson-Morley dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1). Hipotesis tentang adanya eter tidak benar sebagai medium cahaya dan cahaya merambat tanpa menggunakan medium.
 2). Kecepatan cahaya dalam segala arah sama besar, tidak tergantung pada kerangka acuan pengamat.
Panjang benda akan kelihatan lebih panjang bila diukur oleh seorang pengamat yang diam realatif terhadap benda yang diukur,sedangkan panjang benda yang diamati oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap yang diukur oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap benda yang diukur akan tampak lebih pendek.

Saran
Kami menyadari bahwa tulisan ini jauh dari kata sempurna,maka saran dan kritik kami harapakan dari pembaca untuk menjadi pembelajaran dalam pembuatan makalah selanjutnya.


DAFTAR PUSTAKA

Jasruddin Daud Malago.2005.Pengantar Fisika Modern,Makassar:Badan Penerbit UNM Makassar

Gautreau,R,. & Savin,W.2006.Fisika Modern Edisi Kedua,Jakarta:Penerbit Erlangga

Anonim.2013.Percobaan-Michelson-Morley-Menguji, (online)
https://mafia.mafiaol.com/2013/03/percobaan-michelson-morley menguji.html. Diakses 11 september 2019


Anonim.2018.Prinsip-kerja-dan-penjelasan-singkat, (online)
https://www.ruangstudi.net/2018/09/prinsip-kerja-dan-penjelasan-singkat.html. Diakses 17 september 2019

Read More